Анализ питательных веществ в почве: азот, фосфор и калий
1. Экстракция азота (нитрат NO3-)
- Включите весы, установите сверху весовую лодку, а баланс обнулите.
- С помощью шпателя взвесьте 10 г грунта (высушенного и просеянного) и переложите в стакан с маркировкой объемом 100 мл.
- Отвесьте 0,1 г сульфата кальция и переложите его в стакан.
- С помощью градуированного цилиндра объемом 25 мл отмерьте 20 мл деионизированной воды и передайте в стакан.
- Повторите шаги 1.1 - 1.4 для каждого образца почвы с содержанием азота.
- Тщательно перемешайте содержимое каждого стакана с помощью стержня для перемешивания.
- Закрепите образцы на настольном шейкере и встряхивайте в течение 1 мин.
2. Экстракция фосфора и калия
- Включите весы, установите сверху весовую лодку, а баланс обнулите.
- С помощью шпателя отвесьте 2 г почвы (высушенной и просеянной) и переложите в стакан объемом 100 мл с маркировкой.
- Используйте мерный цилиндр объемом 25 мл, чтобы отмерить 20 мл экстрагента почвы Mehlich 2 в цилиндр. Перевод в мензурку.
- Повторите шаги 2.1 - 2.3 для каждой пробы фосфора и калия.
- Тщательно перемешайте содержимое каждого стакана с помощью стержня для перемешивания.
- Закрепите образцы на настольном шейкере и встряхивайте в течение 5 минут.
3. Фильтрация экстракции питательных веществ - Этот шаг будет выполнен для всех трех аналитов (нитратов, фосфатов и калия)
- Закрепите один конец шланга воронки на вакуумной струе.
- Закрепите другой конец шланга на боковом рычаге колбы.
- Соберите воронку, соединив вместе цилиндр и перфорированный верхний диск. Поместите собранную воронку на верхнюю часть колбы с боковым рычагом, вставив резиновую пробку в верхнюю часть колбы, чтобы закрепить воронку сверху.
- Положите сверху на воронку 1 чистую фильтровальную бумагу.
- Включите вакуумную струю.
- Медленно налейте раствор почвенного экстракта в воронку, позволяя экстракту стечь от почвы и попасть на дно колбы воронки.
- Налейте отфильтрованный экстракт в новую, помеченную 50 мл стакана. Этот фильтрат будет проанализирован как есть.
- Снимите воронку, выбросьте фильтровальную бумагу и промойте воронку и колбу деионизированной водой. Используйте воздушную струю для сушки воронки и колбы.
- Повторите шаги 3.3 - 3.7 для каждого образца почвы.
4. Анализ образца с помощью компаратора цвета для нитратов
- Пометьте одну цветную смотровую трубку «S» для образца и другую цветную смотровую трубку «B» для заготовки.
- Тщательно промойте обе цветные смотровые трубки деионизированной водой. Встряхните трубки, чтобы удалить остатки промывочной воды.
- Добавьте небольшое количество экстракта образца (приготовленного на шагах 1.1 - 1.7) на глубину около 1/4" в цветную пробирку с маркировкой "S". Закройте трубку резиновой пробкой и встряхивайте ее в течение 3 секунд. Откажитесь от этого раствора.
- Добавьте экстракт образца в обе пробирки до тех пор, пока мениск не станет ровным с отметкой 5 мл на пробирках (дно матовой области).
- Добавьте содержимое одной порошковой подушки NitraVer 5 в тюбик с маркировкой «S». Закройте крышку и энергично встряхивайте тюбик ровно одну минуту.
- Немедленно поместите трубки «S» и «B» в компаратор с трубкой «B» в внешнее отверстие и трубкой «S» во внутреннее отверстие.
- Подождите 5 минут, затем поднесите компаратор цвета к источнику света. Вращайте диск до тех пор, пока цвет в окошке для трубки "В" не совпадет с цветом в окошке для трубки "S". Запишите значение концентрации (мг/л), отображаемое в нижнем окне поля цветового компаратора.
- Повторите шаги 4.1 - 4.7 для всех тиражей и запишите среднее значение.
- Повторите шаг 4.8 для всех образцов нитратов.
5. Анализ образца с помощью компаратора цвета для фосфатов
- С помощью пипетки объемом 2,5 мл добавьте 2,5 мл отфильтрованного экстракта образца (приготовленного на шагах 2.1 - 2.6) в градуированный цилиндр объемом 25 мл.
- Разведите до отметки 25 мл с деионизированной водой, накройте крышкой с пробкой, и переверните для смешивания.
- Пометьте одну цветную смотровую трубку "S" для образца и другую цветную смотровую трубку "B" для заготовки.
- Тщательно промойте обе цветные смотровые трубки деионизированной водой. Встряхните трубки, чтобы удалить остатки промывочной воды.
- Добавьте небольшое количество разбавленного экстракта на глубину около 1/4 дюйма в цветную смотровую трубку с маркировкой «S». Закройте тюбик резиновой пробкой и встряхните его в течение нескольких секунд, после чего выбросьте этот раствор.
- Добавьте экстракт образца в обе пробирки до тех пор, пока мениск не станет ровным с отметкой 5 мл на пробирках (дно матовой области).
- Добавьте содержимое одной подушки для порошка PhosVer 3 в тюбик «S». Закройте крышку и энергично встряхивайте тюбик в течение одной минуты.
- Немедленно поместите трубки «S» и «B» в компаратор с трубкой «B» в внешнее отверстие и трубкой «S» во внутреннее отверстие.
- 3 мин после выполнения шага 5.8 поднесите цветовой компаратор к источнику света. Вращайте диск до тех пор, пока цвет в окошке для трубки "В" не совпадет с цветом в окошке для трубки "S". В нижней области отображения на коробке цветовой диск будет одновременно отображать значение концентрации, соответствующее выбранной интенсивности цвета. Запишите значение концентрации, которое отображается в окне.
- Повторите шаги 5.1 - 5.10 для всех реплик и запишите среднее значение.
- Повторите шаг 5.10 для всех образцов фосфора.
6. Добавление реагентов и анализ на калий
- С помощью пипетки объемом 1 мл добавьте 3 мл экстракта образца калия (приготовленного на шагах 2.1 - 2.6) в цилиндр объемом 25 мл.
- Добавьте деионизионную воду до отметки 21 мл на баллоне. Плотно закройте цилиндр резиновой пробкой и переверните для перемешивания.
- Добавьте в цилиндр один реагент калия 2 порошковой подушки.
- Добавьте в цилиндр 3 мл щелочного раствора ЭДТА.
- Закройте цилиндр крышкой и переверните несколько раз для перемешивания. Дайте раствору постоять 3 мин.
- Добавьте содержимое одного реагента калия 3 порошка подушки.
- Плотно закройте цилиндр и энергично встряхивайте в течение 10 с.
- Дайте раствору постоять 3 минуты, пока не разовьется белое помутнение.
- Глядя прямо вниз в цилиндр, медленно вставьте калиевый щуп вертикально в раствор, пока черная точка не перестанет быть видна сверху цилиндра.
- Удерживайте щуп в этом положении и поворачивайте цилиндр так, чтобы на щупе была видна шкала. Посмотрите на поверхность шкалы на щупе. Запишите число на шкале щупа в том месте, где поверхность образца встречается со шкалой щупа.
- Повторите 6.1-6.10 для всех повторов и среднего значения. Повторите 6.11 для всех образцов калия.
- Обратитесь к таблице пересчета калия, чтобы определить концентрацию калия в образцах почвы. Найдите показания щупа в левом столбце и запишите соответствующую концентрацию мг/л в правом столбце.
Источник: Лаборатории Маргарет Уоркмэн и Кимберли Фрай - Университет Деполя
В этом эксперименте три макроэлемента почвы экстрагируются химическим путе…
1. Экстракция азота (нитрат NO3-)
- Включите весы, установите сверху весовую лодку, а баланс обнулите.
- С помощью шпателя взвесьте 10 г грунта (высушенного и просеянного) и переложите в стакан с маркировкой объемом 100 мл.
- Отвесьте 0,1 г сульфата кальция и переложите его в стакан.
- С помощью градуированного цилиндра объемом 25 мл отмерьте 20 мл деионизированной воды и передайте в стакан.
- Повторите шаги 1.1 - 1.4 для каждого образца почвы с содержанием азота.
- Тщательно перемешайте содержимое каждого стакана с помощью стержня для перемешивания.
- Закрепите образцы на настольном шейкере и встряхивайте в течение 1 мин.
2. Экстракция фосфора и калия
- Включите весы, установите сверху весовую лодку, а баланс обнулите.
- С помощью шпателя отвесьте 2 г почвы (высушенной и просеянной) и переложите в стакан объемом 100 мл с маркировкой.
- Используйте мерный цилиндр объемом 25 мл, чтобы отмерить 20 мл экстрагента почвы Mehlich 2 в цилиндр. Перевод в мензурку.
- Повторите шаги 2.1 - 2.3 для каждой пробы фосфора и калия.
- Тщательно перемешайте содержимое каждого стакана с помощью стержня для перемешивания.
- Закрепите образцы на настольном шейкере и встряхивайте в течение 5 минут.
3. Фильтрация экстракции питательных веществ - Этот шаг будет выполнен для всех трех аналитов (нитратов, фосфатов и калия)
- Закрепите один конец шланга воронки на вакуумной струе.
- Закрепите другой конец шланга на боковом рычаге колбы.
- Соберите воронку, соединив вместе цилиндр и перфорированный верхний диск. Поместите собранную воронку на верхнюю часть колбы с боковым рычагом, вставив резиновую пробку в верхнюю часть колбы, чтобы закрепить воронку сверху.
- Положите сверху на воронку 1 чистую фильтровальную бумагу.
- Включите вакуумную струю.
- Медленно налейте раствор почвенного экстракта в воронку, позволяя экстракту стечь от почвы и попасть на дно колбы воронки.
- Налейте отфильтрованный экстракт в новую, помеченную 50 мл стакана. Этот фильтрат будет проанализирован как есть.
- Снимите воронку, выбросьте фильтровальную бумагу и промойте воронку и колбу деионизированной водой. Используйте воздушную струю для сушки воронки и колбы.
- Повторите шаги 3.3 - 3.7 для каждого образца почвы.
4. Анализ образца с помощью компаратора цвета для нитратов
- Пометьте одну цветную смотровую трубку «S» для образца и другую цветную смотровую трубку «B» для заготовки.
- Тщательно промойте обе цветные смотровые трубки деионизированной водой. Встряхните трубки, чтобы удалить остатки промывочной воды.
- Добавьте небольшое количество экстракта образца (приготовленного на шагах 1.1 - 1.7) на глубину около 1/4" в цветную пробирку с маркировкой "S". Закройте трубку резиновой пробкой и встряхивайте ее в течение 3 секунд. Откажитесь от этого раствора.
- Добавьте экстракт образца в обе пробирки до тех пор, пока мениск не станет ровным с отметкой 5 мл на пробирках (дно матовой области).
- Добавьте содержимое одной порошковой подушки NitraVer 5 в тюбик с маркировкой «S». Закройте крышку и энергично встряхивайте тюбик ровно одну минуту.
- Немедленно поместите трубки «S» и «B» в компаратор с трубкой «B» в внешнее отверстие и трубкой «S» во внутреннее отверстие.
- Подождите 5 минут, затем поднесите компаратор цвета к источнику света. Вращайте диск до тех пор, пока цвет в окошке для трубки "В" не совпадет с цветом в окошке для трубки "S". Запишите значение концентрации (мг/л), отображаемое в нижнем окне поля цветового компаратора.
- Повторите шаги 4.1 - 4.7 для всех тиражей и запишите среднее значение.
- Повторите шаг 4.8 для всех образцов нитратов.
5. Анализ образца с помощью компаратора цвета для фосфатов
- С помощью пипетки объемом 2,5 мл добавьте 2,5 мл отфильтрованного экстракта образца (приготовленного на шагах 2.1 - 2.6) в градуированный цилиндр объемом 25 мл.
- Разведите до отметки 25 мл с деионизированной водой, накройте крышкой с пробкой, и переверните для смешивания.
- Пометьте одну цветную смотровую трубку "S" для образца и другую цветную смотровую трубку "B" для заготовки.
- Тщательно промойте обе цветные смотровые трубки деионизированной водой. Встряхните трубки, чтобы удалить остатки промывочной воды.
- Добавьте небольшое количество разбавленного экстракта на глубину около 1/4 дюйма в цветную смотровую трубку с маркировкой «S». Закройте тюбик резиновой пробкой и встряхните его в течение нескольких секунд, после чего выбросьте этот раствор.
- Добавьте экстракт образца в обе пробирки до тех пор, пока мениск не станет ровным с отметкой 5 мл на пробирках (дно матовой области).
- Добавьте содержимое одной подушки для порошка PhosVer 3 в тюбик «S». Закройте крышку и энергично встряхивайте тюбик в течение одной минуты.
- Немедленно поместите трубки «S» и «B» в компаратор с трубкой «B» в внешнее отверстие и трубкой «S» во внутреннее отверстие.
- 3 мин после выполнения шага 5.8 поднесите цветовой компаратор к источнику света. Вращайте диск до тех пор, пока цвет в окошке для трубки "В" не совпадет с цветом в окошке для трубки "S". В нижней области отображения на коробке цветовой диск будет одновременно отображать значение концентрации, соответствующее выбранной интенсивности цвета. Запишите значение концентрации, которое отображается в окне.
- Повторите шаги 5.1 - 5.10 для всех реплик и запишите среднее значение.
- Повторите шаг 5.10 для всех образцов фосфора.
6. Добавление реагентов и анализ на калий
- С помощью пипетки объемом 1 мл добавьте 3 мл экстракта образца калия (приготовленного на шагах 2.1 - 2.6) в цилиндр объемом 25 мл.
- Добавьте деионизионную воду до отметки 21 мл на баллоне. Плотно закройте цилиндр резиновой пробкой и переверните для перемешивания.
- Добавьте в цилиндр один реагент калия 2 порошковой подушки.
- Добавьте в цилиндр 3 мл щелочного раствора ЭДТА.
- Закройте цилиндр крышкой и переверните несколько раз для перемешивания. Дайте раствору постоять 3 мин.
- Добавьте содержимое одного реагента калия 3 порошка подушки.
- Плотно закройте цилиндр и энергично встряхивайте в течение 10 с.
- Дайте раствору постоять 3 минуты, пока не разовьется белое помутнение.
- Глядя прямо вниз в цилиндр, медленно вставьте калиевый щуп вертикально в раствор, пока черная точка не перестанет быть видна сверху цилиндра.
- Удерживайте щуп в этом положении и поворачивайте цилиндр так, чтобы на щупе была видна шкала. Посмотрите на поверхность шкалы на щупе. Запишите число на шкале щупа в том месте, где поверхность образца встречается со шкалой щупа.
- Повторите 6.1-6.10 для всех повторов и среднего значения. Повторите 6.11 для всех образцов калия.
- Обратитесь к таблице пересчета калия, чтобы определить концентрацию калия в образцах почвы. Найдите показания щупа в левом столбце и запишите соответствующую концентрацию мг/л в правом столбце.
Анализ питательных веществ в почве может быть проведен для извлечения трех основных макроэлементов почвы: азота, фосфора и калия, и их объединения с реагентами на основе цвета для определения их концентрации.
Азот, фосфор и калий являются основными компонентами почвенных удобрений. Знание их концентрации в почвах может информировать ученых-экологов о дефиците или избытке питательных веществ в почвах, используемых для поддержания растениеводства, и дать общее представление об основных биогеохимических циклах экосистемы.
Анализ питательных веществ в почве может быть проведен с использованием химических веществ для связывания интересующего макроэлемента. Для азота или фосфора добавляются реагенты, которые реагируют на присутствие конкретного макроэлемента и получают цветные продукты. Концентрацию калия определяют путем образования осадков в количестве, пропорциональном концентрации калия.
Эти методы просты, недороги, требуют минимального оборудования, при желании могут быть проведены в полевых условиях. В этом видео будут проиллюстрированы методы, используемые для извлечения и количественного определения этих распространенных макроэлементов почвы.
Чтобы начать анализ, макроэлементы сначала извлекаются из собранных образцов почвы. Азот экстрагируется с помощью сульфата кальция; Фосфор и калий экстрагируют с помощью раствора Мехлиха 2, раствора уксусной кислоты, хлорида аммония, соляной кислоты, фтористоводородной кислоты и деминерализованной воды. Связанные макроэлементы, присутствующие в суспензии, могут быть отделены от остальных твердых компонентов почвы с помощью вакуумной фильтрации.
После извлечения макроэлементов можно определить их концентрацию. Что касается азота, металлического кадмия используется для восстановления нитратов до нитритов. Этот кадмий присутствует в предварительно упакованных подушках, которые добавляются в фильтрат почвы. Ионы нитритов вступают в реакцию с сульфаниловой кислотой с образованием соли диазония. Он соединяется с гентизиновой кислотой и образуется янтарный раствор.
Для фосфора молибдат натрия вступает в реакцию с растворимым реактивным фосфатом с образованием фосфо-молибдатного комплекса. Затем он восстанавливается аскорбиновой кислотой с образованием молибденового синего цвета.
Интенсивность окраски обоих растворов пропорциональна концентрации питательных веществ. Боксы-компараторы цвета используются для анализа нитратов и фосфатов. Образцы сравниваются с заготовкой, и цветной диск переворачивается до тех пор, пока оба окна просмотра не совпадут. Соответствующая концентрация питательных веществ в мг/л будет отображаться в отдельном окне. Интенсивность окраски обоих растворов пропорциональна концентрации питательных веществ.
Чтобы количественно определить калий, ионы из почвенного фильтрата соединяются с тетрафенилборатом натрия с образованием тетрафенилбората калия, белого осадка. Осадок остается во взвешенном состоянии, вызывая увеличение мутности.
Калийный щуп используется для количественной оценки мутности, вызванной осадком. Щуп помещают в образец и опускают до тех пор, пока черная точка на конце не перестанет быть видна. Палочка постепенно маркируется, и показания на этой шкале могут быть преобразованы в концентрацию калия с помощью таблицы пересчета.
Теперь, когда мы знакомы с принципами извлечения и количественного определения макроэлементов почвы, давайте рассмотрим, как эти процедуры проводятся в лаборатории.
После того, как образцы почвы собраны, правильно транспортированы и сохранены, их можно доставить в лабораторию для анализа, начиная с экстракции азота. Сначала включаем весы, устанавливаем сверху весовую лодку и тару.
С помощью шпателя отвесьте 10 г высушенного, просеянного образца почвы и переложите в стакан с маркировкой объемом 100 мл. Далее взвесьте 0,1 г сульфата кальция и переложите его в стакан.
Отмерьте 20 мл деионизированной воды с помощью градуированного цилиндра и передайте в стакан. Тщательно перемешайте содержимое стакана с помощью стержня для перемешивания. Повторите эти сложения для каждого тестового образца почвы. Закрепите образцы на настольном шейкере и перемешивайте в течение 1 мин.
Чтобы начать извлечение фосфора и калия из почвы, с помощью шпателя отвесьте 2 г высушенного, просеянного образца почвы и переложите в стакан с маркировкой объемом 100 мл. С помощью градуированного цилиндра отмерьте 20 мл экстрагента почвы Mehlich 2 и переложите в стакан. Тщательно перемешайте содержимое стакана с помощью стержня для перемешивания. Закрепите образцы на настольном шейкере и перемешивайте в течение 5 минут. После экстракции все три набора образцов питательных веществ должны быть подвергнуты вакуумной фильтрации с помощью вакуумной колбы и воронки Бахнера.
Сначала включите вакуумную струю и медленно влейте раствор почвенного экстракта в воронку. Вытяжка должна стекать из воронки, в колбу. Вылейте фильтрат в чистую стакан с маркировкой объемом 50 мл. Снимите воронку, выбросьте фильтровальную бумагу и промойте воронку и колбу деионизированной водой. Используйте воздушную струю, чтобы высушить воронку и колбу.
Сейчас пробы питательных веществ отфильтрованы, можно приступать к контент-анализу. Для каждого теста на питательные вещества начните с маркировки цветной смотровой трубки буквой «S», обозначающей образец. Обозначьте второй буквой «B» для обозначения пробела.
Тщательно промойте обе цветные смотровые трубки деионизированной водой, затем встряхните, чтобы удалить остатки промывочной воды. Добавляем экстракт образца на глубину ?? дюймов в цветной смотровой трубке с маркировкой «S». Закройте тюбик резиновой пробкой и встряхивайте в течение 3 с, затем выбросьте раствор.
Затем добавьте образец экстракта в обе пробирки до тех пор, пока мениск не станет ровным с отметкой 5 мл на пробирках, на дне матовой области. Добавьте содержимое одной подушки с азотным реагентом в пробирку с маркировкой «S». Закройте крышку и энергично встряхивайте тюбик в течение 1 минуты. Немедленно поместите обе трубки в компаратор, трубка «B» в внешнем отверстии, а трубка «S» — во внутреннем. Оставьте на 5 минут.
Поднесите компаратор к источнику света и вращайте диск до тех пор, пока цвет в окне для трубки "B" не совпадет с цветом в окне для трубки "S". Запишите значение концентрации, отображаемое в нижнем окне окна цветового компаратора.
Образцы также могут быть проанализированы на содержание фосфатов с помощью цветового компаратора. С помощью пипетки добавьте 2,5 мл отфильтрованного экстракта образца фосфора в мерный цилиндр объемом 25 мл. Добавьте деионизированную воду до отметки 25 мл, крышку с пробкой, и переверните для перемешивания. Добавьте разведенный экстракт образца примерно до ?? дюймов вглубь цветной смотровой трубки с маркировкой «S» для промывки трубки. Накройте крышкой резиновую пробку и встряхните в течение нескольких секунд, прежде чем выбросить раствор.
В обе пробирки добавьте экстракт образца до тех пор, пока мениск не станет ровным с отметкой 5 мл. Добавьте содержимое одной подушки с фосфорным реактивом в S-образную пробирку, колпачок и энергично встряхивайте в течение 1 минуты. Немедленно поместите цветные пробирки в компаратор цветов так, чтобы пустая пробирка находилась во внешнем отверстии, а пробирка с образцом — во внутреннем. Оставить на 3 минуты. Поднесите компаратор к источнику света и вращайте диск до тех пор, пока окошко для трубки "B" не совпадет по цвету с окошком для трубки "S". Запишите значение, отображаемое в окне.
Наконец, образцы могут быть проанализированы на содержание калия. С помощью пипетки добавьте 3 мл экстракта образца калия в цилиндр объемом 25 мл. Добавьте деионизированную воду до отметки 21 мл на баллоне, плотно закройте крышкой резиновой пробкой и переверните. Далее добавьте в цилиндр одну подушку с реагентом калия 2. Добавьте в цилиндр 3 мл щелочного раствора ЭДТА, крышку с резиновой пробкой, и переверните несколько раз для перемешивания. Дайте раствору настояться 3 минуты. Добавьте содержимое одной подушки с реактивом калия, закройте цилиндр крышкой и энергично встряхивайте в течение 10 с. Дайте раствору постоять 3 минуты, пока не разовьется белое помутнение.
Глядя прямо вниз в цилиндр, медленно вставьте калиевый щуп вертикально в раствор до тех пор, пока черная точка не перестанет быть видна сверху. Удерживайте щуп в нужном положении и вращайте цилиндр, чтобы увидеть шкалу. Запишите число на шкале щупа в том месте, где поверхность образца встречается с щупом. Обратитесь к таблице пересчета калия, чтобы определить концентрацию образцов в мг/л. Найдите показания щупа в левой колонке и запишите соответствующую концентрацию мг/л, указанную в правой колонке.
После того, как концентрации получены, можно использовать таблицу диапазонов питательных веществ для оценки качества проб и определения того, нуждается ли отобранная почва в внесении питательных веществ, и если да, то в каком количестве. Внесение питательных веществ может осуществляться путем внесения специальных удобрений.
Возможность анализа питательного состава почвы имеет широкий спектр применений, что может иметь последствия для населения или сельскохозяйственных экосистем.
Разные сельскохозяйственные культуры будут иметь разные потенциальные потребности в питательных веществах для оптимального роста. Например, высокий уровень азота необходим для выращивания требовательных к азоту культур, таких как соя и кукуруза. Высокий уровень фосфора может стимулировать и усиливать производство цветов или фруктов. Таким образом, возможность измерения состава питательных веществ в почве в предполагаемой зоне выращивания сельскохозяйственных культур может позволить фермерам или землевладельцам дополнять почву необходимыми питательными веществами для успешного выращивания намеченного урожая.
Состав почвы также может влиять на ее способность удерживать воду, что, в свою очередь, может повлиять на ее способность поддерживать различную флору или фауну. Например, почвы с низким содержанием калия имеют плохую засухоустойчивость и могут потребовать внесения удобрений в почву путем внесения в почву соответствующего количества недостающих питательных веществ. В качестве альтернативы может потребоваться орошение для выращивания любых растений, которые не проявляют высокой засухоустойчивости.
Состав почвы и качество питательных веществ также могут помочь информировать землеустроителей о назначении надлежащего землепользования. В районах, где почва имеет низкое качество питательных веществ, что потребовало бы серьезной модификации или дополнения для выращивания сельскохозяйственных культур, более целесообразным может быть выделение земли для строительства зданий или сооружений. В качестве альтернативы можно выделить участки с идеальным составом для предполагаемого выращивания сельскохозяйственных культур и отвести их в сторону, защитив их от застройки.
Вы только что посмотрели введение JoVE в анализ питательных веществ в почве. Теперь вы должны понимать важность почвенных макроэлементов, как извлекать их из почв и как определять их концентрацию. Спасибо за просмотр!
Q1: What are the three major macronutrients analyzed in soil nutrient testing?
Nitrogen, phosphorus, and potassium are the three major soil macronutrients analyzed in soil nutrient testing. These elements are primary components of soil fertilizer and are essential for plant production. Analyzing their concentrations helps environmental scientists identify nutrient deficiencies or surpluses and provides insight into biogeochemical cycles within ecosystems.
Q2: How are nitrogen and phosphorus extracted from soil samples?
Nitrogen is extracted using calcium sulfate, while phosphorus and potassium are extracted using Mehlich 2 solution, which contains acetic acid, ammonium chloride, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, and demineralized water. After extraction, bound macronutrients in suspension are separated from solid soil components by vacuum filtration, yielding a clean filtrate for analysis.
Q3: What chemical reactions produce color changes for nitrogen and phosphorus detection?
For nitrogen, cadmium metal reduces nitrates to nitrites, which react with sulfanilic acid to form diazonium salt. This couples with gentisic acid to produce an amber solution. For phosphorus, sodium molybdate reacts with soluble reactive phosphate to form a phospho-molybdate complex, which is reduced by ascorbic acid to produce a molybdenum blue color. Color intensity is proportional to nutrient concentration.
Q4: How is potassium concentration determined using turbidity measurement?
Potassium ions from the soil filtrate combine with sodium tetraphenylborate to form potassium tetraphenylborate, a white precipitate that remains in suspension. A potassium dipstick is inserted vertically into the sample until the black dot is no longer visible. The dipstick reading is then converted to potassium concentration using a conversion chart, with turbidity and total solids in surface water providing similar analytical principles.
Q5: What equipment and methods are used to compare nutrient concentrations in samples?
Color comparator boxes are used to analyze nitrogen and phosphate concentrations. Sample and blank tubes are placed in the comparator, and the color disk is rotated until both viewing windows match. The corresponding nutrient concentration in mg/L is displayed in a separate window. This simple, inexpensive method requires minimal equipment and can be performed in field or laboratory settings.
Q6: Why is soil nutrient analysis important for agricultural and environmental management?
Soil nutrient analysis informs farmers and land managers about nutrient requirements for specific crops. High nitrogen levels support nitrogen-demanding crops like soy and corn, while high phosphorus enhances flower and fruit production. Low potassium soils have poor drought tolerance and may require fertilization or irrigation. Analysis also helps designate appropriate land-use by identifying areas suitable for crop production versus development.
Q7: What are the advantages of using color-based reagent methods for soil nutrient analysis?
Color-based reagent methods for soil nutrient analysis are simple, inexpensive, and require minimal equipment, making them accessible for field or laboratory use. These methods combine chemical extraction with color-based detection to determine nitrogen, phosphorus, and potassium concentrations. The proportional relationship between color intensity or turbidity and nutrient concentration allows for rapid, reliable quantification of soil macronutrients.
Browse More Videos
Главы в этом видео
0:00
Overview
1:28
Principles of Soil Nutrient Analysis
4:12
Extraction of Nutrients
6:21
Analyzing Samples for Nitrate
7:52
Analyzing Samples for Phosphate
9:16
Analyzing Samples for Potassium
11:13
Applications
13:08
Summary